一种含氟耐磨材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及有机化学材料技术领域，具体涉及一种含氟耐磨材料及其制备方法。所述含氟耐磨材料由PTFE、POB和PFA复合而成；各组分的重量比为：PTFE 25～85份，POB 10～50份，PFA 5～25份。本发明专利技术所提供的含氟耐磨材料具有极小的平均磨耗系数，同时具有较佳的拉伸强度，可解决普通的填充四氟乙烯所存在的磨耗较大、损伤对偶件以及力学性能不佳等问题。可作为极其苛刻条件下，如高温、高压、无油润滑、腐蚀等使用的零部件，广泛用于机械、航空、航天、电子、电气等工业领域，应用前景十分广阔。

A Fluorine-containing Wear Resistant Material and Its Preparation Method and Application

The invention relates to the technical field of organic chemical materials, in particular to a fluorine-containing wear-resistant material and a preparation method thereof. The fluorine-containing wear-resistant material is composed of PTFE, POB and PFA. The weight ratio of each component is 25-85 parts of PTFE, 10-50 parts of POB and 5-25 parts of PFA. The fluorine-containing wear-resistant material provided by the invention has minimal average wear coefficient and better tensile strength, and can solve the problems of large wear, damage to dual parts and poor mechanical properties of ordinary filled tetrafluoroethylene. It can be widely used in machinery, aviation, aerospace, electronics, electrical and other industrial fields under extremely harsh conditions, such as high temperature, high pressure, oil-free lubrication, corrosion and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种含氟耐磨材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及有机化学材料
，具体涉及一种含氟耐磨材料及其制备方法与应用。
技术介绍
聚四氟乙烯树脂(以下简称PTFE)具有优良的耐化学腐蚀性、耐高低温性、耐老化性、低摩擦性、不粘性、生理惰性，使它在化工、机械、电气、建筑、医疗等领域成为不可缺少的特种材料，它在-250～250℃温度范围内长期使用。但其耐磨性、硬度等机械性能却不够好，在用于泵、轴承和活塞环等机械领域时存在磨损严重、损伤对磨偶件等缺点，通常要添加填料以改善这些缺点。这些填料主要有玻璃纤维、碳纤维、石墨、二硫化钼、青铜粉等，但这些材料对PTFE进行改性在作为轴承和密封材料时最大的缺陷是容易损伤对偶材料。此外，传统的方法多采用添加玻璃纤维、石墨、二硫化钼等无机填料对PTFE进行改性，但这种材料的磨耗较大，使用寿命短，容易对对偶件造成磨损。通过添加高聚物聚苯酯(以下简称POB)，可以有效的降低磨损，且不损伤对磨偶件，但是拉伸强度会逐渐减小，制品脆性增加。聚苯酯与PTFE按一定重量比进行混合，通过冷压或热压烧结制备的复合材料。随着POB含量的增加，磨损率呈下降的趋势，从而改善了PTFE对磨损耗严重的缺陷。但是复合材料的力学性能如拉伸强度，却随聚苯酯含量的增加而降低。聚苯酯是一种不熔高聚物，而PTFE具有不粘性，POB颗粒的添加阻断了PTFE的粘结融合，这样的后果会导致材料孔隙率增加，进而脆性增加，从而严重的影响了制品的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术提供一种含氟耐磨材料，由PTFE(聚四氟乙烯树脂)、POB(高聚物聚苯酯)和PFA(可熔性聚四氟乙烯)复合而成。将上述三种不同的聚合物联用，具有优良的性能，如更好的热塑性，能够进行熔融加工，使得到的制品具有高化学稳定性、耐老化性、机械强度高、优异的耐磨性，还能减少材料的孔隙率。作为优选，各组分的重量比为：PTFE25～85份，POB10～50份，PFA5～25份；优选总重量份为100份。进一步优选地，各组分的重量比为：PTFE35～75％，POB15％～45％，PFA10％～20％。在组分的重量比达到理想状态时，能够将体系形成一个致密连续的整体，从而改善制品的耐磨性与力学性能。作为优选，所述PTFE、所述POB和所述PFA中至少一种的粒径为10～50μm；进一步优选地，所述粒径为15～35μm。进一步优选地，所述PTFE、所述POB和所述PFA的粒径皆为15～35μm；以15～25μm为最佳。通过试验证明，三种原料的粒径越接近，也就是粒径越统一，可达到制品的最佳性能。特别是当三种原料的粒径都在15～35μm时，制品的各项性能均达到极佳水平。能够保证所制备的耐磨材料结构致密，拉伸强度高。本专利技术提供一种较为优选的含氟耐磨材料，配方如下：按重量比计算，PTFE：POB：PFA＝8～15:1～5:1～3，再优选地，所述比例为11～12:2～5:2～3；进一步优选为12:5:3。本专利技术所提供的含氟耐磨材料具有极小的平均磨耗系数，同时具有较佳的拉伸强度。可解决普通的填充四氟乙烯所存在的磨耗较大、损伤对偶件以及力学性能不佳等问题。可作为极其苛刻条件下，如高温、高压、无油润滑、腐蚀等使用的零部件，广泛用于机械、航空、航天、电子、电气等工业领域，应用前景十分广阔。本专利技术一并提供上述含氟耐磨材料的制备方法，将PTFE、POB和PFA混合后通过冷压烧结或热压烧结，即得。所述冷压烧结可采取常规操作，在此提供一种较为优选的方式：常温下施加50～100MPa的压力使之成为密实的预成型品，然后将预成型品加热至360～380℃，并在此温度保持2～10h(保温时间根据制品的厚度或高度来决定)，然后冷却。所述热压烧结可采取常规操作，在此提供一种较为优选的方式：把预成型品连模具一起放入烧结炉中升温烧结至365℃，保温2～10h(保温时间根据制品的厚度或高度来决定)，从炉中取出后立即加压冷却。本专利技术还同时提供上述含氟耐磨材料在机械、航空、航天、电子、电气等工业领域的应用。所述应用是指以上述含氟耐磨材料制备成产品的形式进行应用。本专利技术主要是解决现有耐磨材料存在磨耗较大，损伤对偶件以及力学性能不佳等技术问题。按照本专利技术所制备出的制品，孔隙率减少，致密度较高，耐磨性能及力学性能优异，延长了使用寿命，具有广泛的应用前景。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。PTFE购自于中昊晨光化工研究院有限公司，产品牌号为CGM021-16F。POB购自于中昊晨光化工研究院有限公司，产品牌号为CGZ352-8。PFA购自于中昊晨光化工研究院有限公司，产品牌号为PFA-W3，熔融指数为20～30g/10min。平均磨耗系数的测试方法为：采用SST-ST销盘式摩擦磨损试验机，按照ГOCT11629-75标准进行测量拉伸强度的测试方法为：按照GB/T1040-1992标准进行测量冷压烧结操作为将预成型品加热至370-380℃，并在此温度保持2～10h(保温时间根据制品的厚度或高度来决定)，冷却。热压烧结操作为把预成型品连模具一起放入烧结炉中升温烧结至365℃，保温2～10h(保温时间根据制品的厚度或高度来决定)，从炉中取出后立即加压冷却。实施例1本实施例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，将POB和PFA以及PTFE按5：3：12的重量比充分混合均匀后通过冷压烧结即得。POB、PFA和PTFE的粒径为17μm、20μm以及22μm。经检测，所得材料的平均磨耗系数为1.6×10-5g/h，拉伸强度为19.5MPa。实施例2本实施例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，将POB和PFA以及PTFE按4：1：15的重量比充分混合均匀后通过热压烧结制成树脂。POB、PFA和PTFE的粒径为15μm、22μm以及25μm。经检测，所得材料的平均磨耗系数为1.9×10-5g/h，拉伸强度为20.2MPa。实施例3本实施例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，将POB和PFA以及PTFE按1：1：8的重量比充分混合均匀后通过冷压烧结制成树脂。POB、PFA和PTFE的粒径为20μm、22μm以及24μm。经检测，所得材料的平均磨耗系数为3.0×10-5g/h，拉伸强度为25.2MPa。对比例1本对比例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，将POB和PTFE按1：3的重量比充分混合均匀后通过冷压烧结制成树脂。POB和PTFE的粒径为18μm和22μm。经检测，所得材料的平均磨耗系数为2.1×10-5g/h，拉伸强度为12.6MPa。对比例2本对比例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，将POB和PTFE按1：4的重量比充分混合均匀后通过热压烧结制成树脂。POB和PTFE的粒径为16μm和25μm。经检测，所得材料的平均磨耗系数为2.3×10-5g/h，拉伸强度为15.4MPa。对比例3本对比例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，将POB和PTFE按1：9的重量比充分混合均匀后通过冷压烧结制成树脂。POB和PTFE的粒径为20μm和22μm。经检测，所得材料的平均磨耗系数为3.6×10-5g/h，拉伸强度为19.7MPa。对比例4本对比例提供一种含氟耐磨材料及其制备方法，与实施例1的区别仅在于，所述PTFE、所述POB和所述PFA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氟耐磨材料，其特征在于，所述含氟耐磨材料由PTFE、POB和PFA复合而成。

【技术特征摘要】
1.一种含氟耐磨材料，其特征在于，所述含氟耐磨材料由PTFE、POB和PFA复合而成。2.根据权利要求1所述的含氟耐磨材料，其特征在于，各组分的重量比为：PTFE25～85份，POB10～50份，PFA5～25份。3.根据权利要求1或2所述的含氟耐磨材料，其特征在于，各组分的重量比为：PTFE35～75％，POB15～45％，PFA10～20％。4.根据权利要求1-3任一项所述的含氟耐磨材料，其特征在于，所述PTFE、所述POB和所述PFA的至少一种的粒径为10～50μm；优选为15～35μm。5.根据权利要求1-4任一项所述的含氟耐磨材料，其特征在于，所述PTFE、所述POB和所述PFA的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：周云峰，姚权卫，苏小龙，张春静，胡显权，
申请(专利权)人：中昊晨光化工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51